Ilgalaikiai radijo tranzientai: ASKAP J1745 paaiškina

Radijo danguje kažkas keisto tiksi. Minutės išsitempia į valandas, paskui tyla, vėliau ryški blykstė, ir taip kartojasi. Daugelį metų šie lėti, atkaklūs radijo blyksniai buvo nemalonūs ir mįslingi, pasirodydavo plataus lauko apžvalgose ir atsisakė tikti paprastais paaiškinimais. Dabar vienas jų, pavadintas ASKAP J1745, suteikia retą galimybę pažvelgti po gaubtu.

Atrastas Australijos SKA Pathfinder (ASKAP) ir stebėtas per visą spektrą, ASKAP J1745 nėra tik dar vienas anonimiškas blyksnis. Tai arti esanti žvaigždžių pora, keičianti materiją ir magnetinę dramą. Tas poravimasis, kai akrecijuojanti baltoji nykštukė siurbia dujas iš palydovo, pasirodo esąs trūkstamas sraigtas vienai šių ilgaperiodžių tranzientų klasei.

Ilgaperiodžių tranzientų Galaktikos žemėlapis (LPT), įskaitant tuos, kuriems yra požymių apie dvigubas sistemas, ir Galaktikos centro radijo tranzientus (GCRT). Autoriaus sudaryta kompozicija. 

Kodėl šie šaltiniai atrodo tokie svetimi? Nes jie pulsuoją laiko masteliais, žymiai ilgesniais nei įprasti pulsarai. Dauguma radijo pulsarų sukasi per sekundės dalis arba kelias sekundes. Ilgaperiodžiai tranzientai mirksi per minutes ar valandas. Jie elgiasi užsispyrusiai: kai kurie buvo patikimi dešimtmečius, kiti tyli dienomis ar net metais. Kadangi žinome tik apie dešimtį tokių šaltinių, kiekvienas naujas gerai stebėtas pavyzdys yra vertingas atradimas.

ASKAP J1745 tapo tuo atradimu. Komandos stebėjo jį radijo antenomis, optiniais prietaisais ir rentgeno observatorijomis. Rezultatas buvo aiškus pėdsakas: radijo pliūpsniai ir rentgeno blykstės sutapo su dviejų žvaigždžių orbitiniu ritmu. Paprasčiau tariant, kiekvieną kartą, kai pora užbaigia orbitą, sistema sužydi keliomis skirtingomis spinduliuotėmis.

Šis sinchronizavimas yra atskleidimas. Jis paneigia paprastas versijas, pavyzdžiui izoliuotą lėtai besisukantį neutroninį žvaigždę. Vietoje to jis rodo į kataklizminę kintamąją žvaigždę — sandarią dvinarę, kur baltosios nykštukės trauka atplėšia dujas iš palydovo. Pavogtos dujos neateina mandagiai. Jos trenkiasi, pjaustosi, įkaisina ir prateka palei magnetines linijas, gamindamos rentgeno spinduliuotę ten, kur srautas smogia baltajai nykštukei, ir radijo spinduliuotę ten, kur įkrautos dalelės sukasi galinguose magnetiniuose laukuose.

ASKAP radijo teleskopas Inyarrimanha Ilgari Bundara, CSIRO Murchison radijo-astronomijos observatorijoje Wajarri Yamaji žemėse Vakarų Australijoje. 

Įsivaizduokite tai kaip dangišką trintuvą su magnetu. Medžiaga pila. Ji trenkiasi į kompaktišką objektą. Magnetinės lauko linijos susisuka ir nutrūksta. Dalelės greitėja. Gimsta radijo bangos. Trumpas sakinys. Didelė pasekmė.

Radijo pliūpsniai yra ypač reikšmingi. Jų savybės atitinka spinduliuotę, susidarančią, kai reliatyvistinės elektronų srovės sąveikauja su stipriais, tvarkingais magnetiniais laukais, procesą, pažįstamą iš kitų astrofizinių kontekstų, bet retai stebimą taip aiškiai susietą su akrecijos ciklu. Atradimas sujungia du ingredientus: įkrautų dalelių rezervuarą (akreciją) ir stiprią magnetinę struktūrą (baltosios nykštukės lauką ir galbūt palydovo indėlį). Kartu jie sudaro lėtus, kartojančius radijo fejerverkus, dėl kurių astronomai dešimtmečiais mąstė.

Tai turi platesnių pasekmių. Iki šiol dauguma ilgaperiodžių tranzientų plūduriavo kaip našlaičių signalai: tik radijo aptikimai su mažai arba be daugiaspektrinio konteksto, dažnai pasislėpę prie dulkingos Paukščių Tako plokštumos. ASKAP J1745 yra kaip Rosetos akmens momentas šiai populiacijai. Turėdami radijo, optinius ir rentgeno užuomazgas, astronomai gali išbandyti, ar panašios sistemos — akrecijuojančios baltosios nykštukės su tinkamomis magnetinėmis ir masės perdavimo sąlygomis — paaiškina kitus šios keistos klasės narius.

Tai taip pat atveria laboratoriją egzotinei plazmos fizikai. Šios dvinarės talpina srautus ir laukus režimuose, kurių negalima atkurti Žemėje: magnetizuotas plazmas, smūgiai ir dalelių pagreitinimas kompaktiškais masteliais. Stebėti, kaip spinduliuotė kintą su orbita, leidžia mokslininkams matyti priežastį ir pasekmę, t. y., kaip akrecijos greičio ar geometrijos pokyčiai pakeičia radiacinį išsiskyrimą. Tai auksas teorikams, bandantiems atkartoti magnetizuotos akrecijos mikrofyziką.

Lieka klausimų. Kiek ilgaperiodžių tranzientų yra akrecijuojančios baltosios nykštukės, o kiek kitokios egzotiškos būtybės? Kas lemia, ar sistema gamina ryškius radijo impulsus, pastovią spinduliuotę ar ilgus tylos periodus? Ir svarbiausia: ar šios sistemos gali išmokyti mus apie magnetines sąveikas kituose kompaktiškuose dvinarėse sistemose, įskaitant tuos, kurie galbūt kada nors susilies?

ASKAP J1745 neužbaigia istorijos. Jis perverčia puslapį ir duoda siužetą, kurį galime sekti: po vieną orbitą, po vieną pliūpsnį.